TV programa
 

Horoskopai
 
SEKITE MUS Registruotiems varototojams
Paieška
LIETUVAKOMENTARAIPASAULISKULTŪRAISTORIJALŽ REKOMENDUOJAEKONOMIKASPORTAS
Šeima ir sveikataPrie kavosŽmonėsGimtasis kraštasMokslas ir švietimasTrasaKelionėsKonkursaiNamų pasaulisGamtaAugintiniai
MOKSLAS IR ŠVIETIMAS

Veiklieji nanorobotai nusitaikę į vėžį

2015 01 21 6:00
Prof. Arūnas Ramanavičius jau antrą dešimtmetį sėkmingai dirba polimerų chemijos, biotechnologijos, bio-nanotechnologijos srityse. Romo Jurgaičio (LŽ) nuotrauka

Fizinių ir technologijos mokslų centro (FTMC) tyrėjai, vadovaujami prof. habil. dr. Arūno Ramanavičiaus, kuria nanorobotus veikliosioms medžiagoms transportuoti į vėžio pažeistą audinį. Šiemet baigiamas 2012 metais pradėtas vykdyti projektas “Polimerais ir biologiniu atpažinimu pasižyminčiomis struktūromis modifikuoti fermentai selektyviam ląstelių poveikiui”.

Svarbiausias projekto tikslas, pasak vadovo, - sukurti tokias nanodaleles, kurios būtų modifikuotos specifiškai vėžines ląsteles atpažįstančiais baltymais.Visame pasaulyje tyrėjai bando sukurti terapijos tikslais taikomus nanorobotus ir pamažu judama ta kryptimi. Nanodalelės yra maždaug 80 tūkst. kartų mažesnės už žmogaus plauko storį. Nanomatmenų sistemos, sukurtos atlikti tam tikras funkcijas, turėtų nemažai privalumų, jei jas pavyktų sėkmingai pritaikyti medicinos srityje. Vienas jų - tokios nanostruktūros galėtų laisvai judėti kraujagyslėmis ir net įsiskverbti į bet kurią ląstelę. Nors dėl sudėtingo ir ilgai trunkančio reglamentavimo dar nėra medicinos srityje taikomų nanorobotų, jau ištirtos kai kurios nanostruktūros, pretenduojančios į nanorobotų titulą, ir numatyta daugybė galimų jų taikymo sričių. Viena svarbesnių, kuriai mokslininkai skiria ypač daug dėmesio, yra ankstyvas vėžinių darinių diagnozavimas ir jų gydymas. Tam tikimasi panaudoti tikslinę vaistų pernašą į vėžines ląsteles, taip pat selektyvias nanooperacijas.

FTMC Puslaidininkių fizikos instituto Medžiagotyros ir elektros inžinerijos skyriaus Bio-nanotechnologijų laboratorijoje po dvejų metų mokslinių tyrimų jau susintetinta tokių polimerinių nanodalelių, į kurias yra inkapsuliuoti vandenilio peroksidą gaminantys fermentai ir kurios bene labiausiai tinka tyrėjų užsibrėžtam tikslui pasiekti. Modifikavus tokias nanodaleles vėžines ląsteles atpažįstančiais baltymais, tikimasi sukurti nanorobotus, kurie gali selektyviai prisijungti prie vėžinių ląstelių ir jas paveikti vandenilio peroksidu. Jo didelė koncentracija yra mirtina daugeliui ląstelių. Galbūt ateityje tokie nanovaistai galėtų būti taikomi ir vėžio terapijai.

"Visuomenė dažnai tikisi konkretaus rezultato, tačiau mūsų projektas yra labiau mokslinis nei technologinis, - pabrėžė prof. A. Ramanavičius. - Ir jo pagrindinė išeiga tikrai nebus jau pagamintos nanodalelės, kurios iš karto galėtų būti taikomos vėžio terapijai. Mums svarbiausia - visas mokslinis darbas, kuris bus atliktas pakeliui į galutinį produktą. T. y. mes stengiamės atsakyti į tokius klausimus, kaip tos dalelės turi būti kuriamos, kaip jos gali būti modifikuojamos ir kodėl. Taip pat mus domina atsakymai į cheminius, fizikinius, biofizikinius ir kitokius klausimus, iškylančius vykdant šį projektą, bei įvairių problemų sprendimas. Galiausiai vienas svarbesnių mūsų projekto tikslų yra mokslinė produkcija - tai publikacijos, padedančios visai mokslo visuomenei toliau žengti ta kryptimi, priartėti prie tokių ar panašių nanovaistų sukūrimo."

Prof. A. Ramanavičius yra Vilniaus universiteto (VU) absolventas. 1998 metais apgynė daktaro disertaciją ir jau antrą dešimtmetį sėkmingai dirba polimerų chemijos, biotechnologijos, bio-nanotechnologijos srityse. Tyrimų rezultatai skelbiami prestižiniuose mokslo žurnaluose. 2010 metais prof. A. Ramanavičius kartu su bendraautoriais už darbų ciklą „Naujos technologijos biologiškai aktyvių medžiagų nustatymui“ buvo įvertintas Lietuvos mokslo premija. Nuo 2011 metų mokslininkas vadovauja VU Chemijos fakulteto Fizikinės chemijos katedrai. Jis taip pat yra FTMC Puslaidininkių fizikos instituto Medžiagotyros ir elektros inžinerijos skyriaus Bio-nanotechnologijų laboratorijos vedėjas.

Nanozimų misija

Nanorobotai, arba vadinamieji nanozimai (angl. "enzyme" - fermentas), kaip aiškino prof. A. Ramanavičius, yra kompleksinės nanodalelės, sudarytos iš kelių skirtingų medžiagų. Projekto idėja buvo inkapsuliuoti į polimerų sluoksnį fermentus, t. y. tokius baltymus, kurie taip pat yra polimerai, bet gamtiniai, ir atlieka katalizatorių funkciją. Kam to reikia? Tie nanozimai galėtų būti taikomi vėžio terapijai, nes gamina medžiagas, kurios gali nužudyti ląsteles. Tačiau FTMC mokslininkų naudojami fermentai yra produkuojami pelėsinių grybų ir jeigu nemodifikuoti patenka į organizmą, sukelia labai stiprų imuninį atsaką. Todėl tyrėjai padengia juos tokiu polimerų sluoksniu, į kurį organizmo imuninė sistema nereaguoja.

Nuo imuninės sistemos paslėptus nanozimus dar reikia išmokyti atpažinti vėžines ląsteles. Tai pasiekiama prie minėtų nanodalelių chemiškai prijungus antikūnus. Tai tokie pat antikūnai, kaip ir tie, kurie kaip pagrindinė imuninio atsako dalis saugo organizmą nuo infekcijų. Tokiais baltymais modifikuotos nanodalelės organizme selektyviai atpažįsta tam tikras vėžinių ląstelių paviršines struktūras ir su jomis stipriai susijungia. Tada nanorobotų polimerinėse struktūrose inkapsuliuoti fermentai reaguodami su kraujyje esančiomis medžiagomis išskiria vandenilio peroksidą, kuris yra pražūtingas vėžinėms ląstelėms.

Žinoma, tokia nanorobotų invazija organizme be galo rizikinga, todėl, kaip pabrėžė mokslininkas, jų poveikis dar turėtų būti labai gerai ištirtas įvairiais aspektais. Prof. A. Ramanavičiaus vadovaujamą nanozimų projektą įgyvendina kelių sričių mokslininkai: chemikai, biochemikai, fizikai, biofizikai, biologai. Sudėtingiems moksliniams tyrimams atlikti reikia ir unikalių žinių, ir įvairios patirties, pavyzdžiui, polimerų chemijos sintetinant polimerines nanodaleles ir prie jų prijungiant įvairius objektus, imunologijos, darbo su ląstelėmis įgūdžių, taip pat patirties fizikinės chemijos srityje nustatant labai nežymius pokyčius, vykstančius ant įvairiai modifikuotų paviršių.

Keliais etapais

FTMC tyrėjų vykdomo projekto pirmasis etapas ir buvo polimerų, į kuriuos galima inkapsuliuoti fermentus, sintezė. Kartu siekiama ištirti visus parametrus, kurie reikalingi šiai sintezei. Labai svarbu išsiaiškinti, kaip polimerus pasigaminti geresnius ir tinkamus numatytam technologiniam tikslui pasiekti. Kitas etapas skirtas fermentams į polimerus įterpti ir taip pat ištirti, kaip tas įterpimas veikia fermentų aktyvumą. Kokioms sąlygoms esant tie fermentai įsiterpia, o kada - ne, koks jų įsiterpimo į polimerinę struktūrą laipsnis, ar gautas geras rezultatas - gražus nanorutuliukas. Tada bus išbandomos kelios metodikos siekiant prijungti antikūnus prie šių polimerinių nanostruktūrų. Ir vėl gerai ištiriami visų susidariusių struktūrų charakteristikų priklausomybės nuo vykstančių procesų parametrai: nustatoma, kokiomis sąlygomis antikūnai prisijungia geriausiai, kokiomis – ne taip gerai.

"Chemija - gana sudėtingas mokslas. Vykdant cheminius procesus galima keisti daugybę parametrų, todėl labai keičiasi ir susidariusių medžiagų savybės“, - patikslino prof. A. Ramanavičius.

Paskutinis projekto etapas bus skirtas išbandyti, kaip tos naujai sukurtos struktūros - "nanozimai" arba tiesiog nanorobotai - jungiasi prie ląstelių paviršiaus. Ar jų sąveika stipri, ar silpna. Apskaičiuoti, kokiomis sąlygomis ji stipresnė, o kada - silpnesnė ir kaip tą sąveikos stiprumą būtų galima prognozuoti ir galbūt net valdyti. Galiausiai laukia dar vienas projekte nenumatytas etapas - išbandyti, ar sukurtosios nanostruktūros tikrai „nužudo“ ląstelę.

Labiausiai "vežantis"

Įgyvendinant projektą patentuojama ir viena technologija. Tyrėjai visiškai netikėtai atskleidė, kad vieną elektrai laidų polimerą galima susintetinti panaudojant tam tikrus mikroorganizmus - mieles. Pasak projekto vadovo, būtų ir daugiau patentuotinų dalykų, bet šis pasirodė pats įdomiausias, labiausiai "vežantis", ir turint pinigų tik vienam patentui, pasirinktas būtent šis procesas. FTMC mokslininkų sukurta technologija visiškai unikali ir tarptautiniu mastu. Kiek žinoma, net panašios į ją kol kas dar nėra pasaulyje.

"Technologija ir labai įdomi, ir kartu paprasta, leidžianti panaudoti mikroorganizmus elektrai laidžių polimerų sintezei. Gyvas organizmas, kuris pats dauginasi, esant tam tikroms sąlygoms padeda sintetinti unikalius elektrai laidžius polimerus. Tuos pačius, kuriais ir dengiame nanozimus, o tada prie jų prijungiame antikūnus, - pasakojo prof. A. Ramanavičius. – Manau, kad pati įdomiausia projekto dalis - fermentų panaudojimas vėžio terapijai ir jų inkapsuliavimas. Labai gerai, kad pasirinkome ne vaistų konteinerius, o fermentus gabenančius nanorobotus. Mūsų nuomone, tokie nanorobotai yra daug efektyvesni, nes nugabenus fermentus į reikalingą organizmo vietą ir panaudojant žaliavas, esančias paciento kraujyje, galima tiesiogiai prie veikiamosios ląstelės pagaminti reikalingų terapinių medžiagų ir kur kas daugiau, nei būtų įmanoma sutalpinti nanomatmetų konteineryje.“

Mokslinių tyrimų rezultatai publikuojami gana aukšto reitingo tarptautiniuose mokslo žurnaluose. Prof. A. Ramanavičius neabejoja, kad pasaulyje bus įvairių nuostabių mokslo atradimų toje srityje. Ir dabar jų randasi, bet kol kas dažniausiai skelbiami tik mokslinėse publikacijose. Vieno kito tokio kompleksinio nanovaisto, pasieksiančio rinką ir pacientus, galime sulaukti turbūt per artimiausius dešimt metų. Kurioje valstybėje tai įvyks, sunku pasakyti. Gal net Lietuvoje?! Mūsų šalyje taip pat yra pasiekta tam tikrų laimėjimų nanotechnologijos srityje ir turime ne vieną mokslininkų grupę, dirbančią su nanodalelėmis bei bandančią spręsti onkologines problemas.

Pavyzdžiui, FTMC Puslaidininkių fizikos instituto Medžiagotyros ir elektros inžinerijos skyriaus Bio-nanotechnologijų laboratorijos tyrėjai kartu su Didelės galios impulsų laboratorijos kolegomis sukūrė unikalų nanoelektroporatorių - neinvazinio ląstelių plazminės membranos ir ląstelinių struktūrų manipuliavimo įrenginio prototipą. Elektroporatorius gali būti taikomas biotechnologijos ir medicinos srityse. Pavyzdžiui, vaistų pernašai padidinti į vėžines ir patogenines ląsteles ar audinius.

DALINKIS:
0
0
SPAUSDINTI
MOKSLAS IR ŠVIETIMAS
Rubrikos: Informacija:
AugintiniaiEkonomikaFutbolasGamtaĮkainiai
Gimtasis kraštasIstorijaJurgos virtuvėKelionėsInfoblokai
KomentaraiKonkursaiKovos menaiKrepšinisReklaminiai priedai
KultūraLengvoji atletikaLietuvaLŽ rekomenduojaPrenumerata
Mokslas ir švietimasNamų pasaulisPasaulisPrie kavosKontaktai
SportasŠeima ir sveikataTrasaŽmonėsKarjera
Visos teisės saugomos © 2013-2016 UAB "Lietuvos žinios"